OSI参考模型与TCP IP模型

OSI七层模型与TCPIP五层模型博主是搞是个FPGA的，⼀直没有真正的研究过以太⽹相关的技术，现在终于能静下⼼学习⼀下，希望⾃⼰能更深⼊的掌握这项最基本的通信接⼝技术。

下⾯就开始搞了。

⼀、OSI参考模型今天我们先学习⼀下以太⽹最基本也是重要的知识——OSI参考模型。

1、OSI的来源OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。

⼀般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的⽹络互连模型。

ISO为了更好的使⽹络应⽤更为普及，推出了OSI参考模型。

其含义就是推荐所有公司使⽤这个规范来控制⽹络。

这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。

2、OSI七层模型的划分OSI定义了⽹络互连的七层框架（物理层、数据链路层、⽹络层、传输层、会话层、表⽰层、应⽤层），即ISO开放互连系统参考模型。

如下图。

每⼀层实现各⾃的功能和协议，并完成与相邻层的接⼝通信。

OSI的服务定义详细说明了各层所提供的服务。

某⼀层的服务就是该层及其下各层的⼀种能⼒，它通过接⼝提供给更⾼⼀层。

各层所提供的服务与这些服务是怎么实现的⽆关。

3、各层功能定义这⾥我们只对OSI各层进⾏功能上的⼤概阐述，不详细深究，因为每⼀层实际都是⼀个复杂的层。

后⾯我也会根据个⼈⽅向展开部分层的深⼊学习。

这⾥我们就⼤概了解⼀下。

我们从最顶层——应⽤层开始介绍。

整个过程以公司A和公司B的⼀次商业报价单发送为例⼦进⾏讲解。

<1> 应⽤层OSI参考模型中最靠近⽤户的⼀层，是为计算机⽤户提供应⽤接⼝，也为⽤户直接提供各种⽹络服务。

我们常见应⽤层的⽹络服务协议有：HTTP，HTTPS，FTP，POP3、SMTP等。

实际公司A的⽼板就是我们所述的⽤户，⽽他要发送的商业报价单，就是应⽤层提供的⼀种⽹络服务，当然，⽼板也可以选择其他服务，⽐如说，发⼀份商业合同，发⼀份询价单，等等。

<2> 表⽰层表⽰层提供各种⽤于应⽤层数据的编码和转换功能,确保⼀个系统的应⽤层发送的数据能被另⼀个系统的应⽤层识别。

试述TCP/IP 四层模型和OSI 七层模型中每一层所完成的功能，以及这两个模型的不同点。

（一）OSI七层模型OSI模型将网络结构划分为七层：即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

每一层均有自己的一套功能集，并与紧邻的上层和下层交互作用。

，在顶端与底端之间的每一层均能确保数据以一种可读、无错、排序正确的格式被发送。

物理层是OSI模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。

物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。

尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。

网络物理问题，如电线断开，将影响物理层。

数据链路层是O S I 模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。

它的主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。

帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未加工）数据，或称“有效荷载”，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。

其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。

网络层，即O S I模型的第三层，其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。

例如，一个计算机有一个网络地址1 0 . 3 4 . 9 9 . 1 2 （若它使用的是T C P / I P 协议）和一个物理地址0 0 6 0 9 7 3 E 9 7 F 3 。

传输层主要负责确保数据可靠、顺序、无错地从A点到传输到2点（A、E点可能在也可能不在相同的网络段上）。

因为如果没有传输层，数据将不能被接受方验证或解释，所以，传输层常被认为是O S I 模型中最重要的一层。

会话层负责在网络中的两节点之间建立和维持通信。

术语“会话”指在两个实体之间建立数据交换的连接；常用于表示终端与主机之间的通信。

会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。

OSI 七层模型与TCPIP 模型的⽐较OSI 七层模型与TCP/IP 模型的背景故事就略过吧，直接进⼊正题。

⾸先，OSI 有七层模型，⽽TCP/IP 模型只有四层，不过⼀般书上为了⽅便讲解则将这两者的优点合在⼀起分为了五层。

注：以下顺序均为从低到⾼OSI 七层分别是：物理层，数据链路层，⽹络层，运输层，会话层，表⽰层，应⽤层TCP/IP 四层分别是：⽹络接⼝层，⽹际层，传输层，应⽤层我们⼀般的五层分别是：物理层，数据链路层，⽹络层，传输层，应⽤层下⾯对上述模型进⾏详细叙述OSI 模型：TCP/IP 模型的⽹络接⼝层可近似看为物理层+链路层⽹际层可近似看作⽹络层传输层可近似看作运输层但是TCP/IP 模型和OSI 模型的⼀个很⼤的区别就是：OSI 模型中，⽹络层可以选择⾯向连接和⽆连接，⽽运输层中必定是⾯向连接的TCP/IP 模型中，⽹络层不⾯向连接，⽽传输层中是可以选择⾯向连接的TCP ，和⽆连接的UDP此外，他们之间还有些差别.OSI 参考模型精确地定义了三个主要概念：服务、协议、接⼝；⽽TCP/IP 模型并没有，这不符合软件⼯程的思想。

OSI 模型诞⽣于协议产⽣之前，因此是通⽤的，不偏向于任何协议，但也由于没有协议⽅⾯的经验，不知道将哪些功能放到哪⼀层更好；TCP/IP 模型诞⽣于协议产⽣后，因此不会出现协议不能匹配模型的情况，但是不适合于任何⾮TCP/IP 的协议栈。

TCP/IP 充分认识到了异构⽹络的互联问题，因此将⽹络协议IP 作为单独的重要层次；⽽OSI 则在此后才在⽹络层中划分出⼀个⼦层来完成类似与TCP/IP 模型中的IP 的功能。

⽽⾄于我们现在常⽤的五层模型，就是从上⾯将那五层抽取出来，⼤家⽐较学习即可。

层次简介物理层传输单位：⽐特硬件：集线器、中继器任务：透明地传输⽐特流功能：定义了电路接⼝的⼀些参数（如机械尺⼨、形状，交换电路的数量和排列等）也规定了通信链路上传输的信号的意义和电⽓特性（即什么信号代表0，什么信号代表1）注意：传输信息所⽤的物理媒介，⽐如双绞线、光纤等不属于物理层协议，⽽在物理层协议之下数据链路层传输单位：帧硬件：交换机，⽹桥任务：将⽹络层传下来的IP 数据报封装成帧功能：成帧、差错控制、流量控制、传输管理作⽤：实现数据在链路上的点对点的正确传输⽹络层传输单位：数据报硬件：路由器任务：将传输层传下来的报⽂段封装分组，选择合适的路由使分组能够正确交付到⽬的主机功能：流量控制，拥塞控制，差错控制，⽹际互联，路由选择作⽤：就是实现信息在各个⽹络之间的正确传输运输层传输单位：报⽂段(TCP)，⽤户数据报(UDP)任务：负责两个进程间的通信功能：流量控制，差错控制，服务质量，数据传输管理作⽤：实现端到端之间的通信，链路层是点到点注：运输层还具有复⽤和分⽤的功能会话层向表⽰层实体或⽤户进程提供建⽴连接并在连接上有序地传输数据，也成为建⽴同步(SYN)会话层负责管理主机间的会话进程，包括建⽴、管理以及终⽌进程间的会话表⽰层转变数据格式，包括加密、解密、压缩等功能应⽤层为特定类型的⽹络应⽤提供访问OSI 的⼿段。

试述TCP/IP四层模型和OSI七层模型中每一层所完成的功能，以及这两个模型的不同点。

(一）OSI七层模型O S I模型将网络结构划分为七层：即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

每一层均有自己的一套功能集，并与紧邻的上层和下层交互作用。

，在顶端与底端之间的每一层均能确保数据以一种可读、无错、排序正确的格式被发送.物理层是O S I模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。

物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。

尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。

网络物理问题，如电线断开，将影响物理层。

数据链路层是O S I模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。

它的主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧.帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未加工)数据，或称“有效荷载”，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。

其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达.网络层，即O S I模型的第三层,其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。

例如，一个计算机有一个网络地址1 0 。

3 4 . 9 9 。

1 2（若它使用的是T C P / I P协议）和一个物理地址0 0 6 0 9 7 3 E 9 7 F 3.传输层主要负责确保数据可靠、顺序、无错地从Ａ点到传输到Ｂ点（Ａ、Ｂ点可能在也可能不在相同的网络段上）。

因为如果没有传输层，数据将不能被接受方验证或解释，所以，传输层常被认为是O S I模型中最重要的一层。

会话层负责在网络中的两节点之间建立和维持通信。

术语“会话”指在两个实体之间建立数据交换的连接；常用于表示终端与主机之间的通信。

会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送.表示层如同应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。

TCPIP模型及OSI七层参考模型各层的功能和主要协议注：⽹络体系结构是分层的体系结构，学术派标准OSI参考模型有七层，⽽⼯业标准TCP/IP模型有四层。

后者成为了事实上的标准，在介绍时通常分为5层来叙述但应注意TCP/IP模型实际上只有四层。

1、TCP/IP模型（1）物理层物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，⽽提供具有机械的，电⼦的，功能的和规范的特性，确保原始的数据可在各种物理媒体上传输，为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。

（2）数据链路层主要提供链路控制（同步，异步，⼆进制，HDLC），差错控制（重发机制），流量控制（窗⼝机制）1） MAC：媒体接⼊控制，主要功能是调度，把逻辑信道映射到传输信道，负责根据逻辑信道的瞬时源速率为各个传输信道选择适当的传输格式。

MAC层主要有3类逻辑实体，第⼀类是MAC-b，负责处理⼴播信道数据；第⼆类是MAC-c，负责处理公共信道数据；第三类是MAC-d，负责处理专⽤信道数据。

2）RLC：⽆线链路控制，不仅能载控制⾯的数据，⽽且也承载⽤户⾯的数据。

RLC⼦层有三种⼯作模式，分别是透明模式、⾮确认模式和确认模式，针对不同的业务采⽤不同的模式。

3）BMC：⼴播/组播控制，负责控制多播/组播业务。

4）PDCP：分组数据汇聚协议，负责对IP包的报头进⾏压缩和解压缩，以提⾼空中接⼝⽆线资源的利⽤率。

（3）⽹络层提供阻塞控制，路由选择（静态路由，动态路由）等1）IP：IP协议提供不可靠、⽆连接的传送服务。

IP协议的主要功能有：⽆连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。

IP地址是重要概念2）ARP：地址解析协议。

基本功能就是通过⽬标设备的IP地址，查询⽬标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进⾏。

以太⽹中的数据帧从⼀个主机到达⽹内的另⼀台主机是根据48位的以太⽹地址（硬件地址）来确定接⼝的，⽽不是根据32位的IP地址。

OSI模型与TCPIP模型的区别与联系是什么在计算机网络领域，OSI模型和TCP/IP模型是两个常用的参考模型，用于描述和理解网络协议的层次结构和功能。

本文将详细介绍OSI模型和TCP/IP模型的区别与联系。

一、OSI模型1. 物理层（Physical Layer）：负责传输比特流，通过物理媒介传输数据。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：将比特流分组为数据帧，提供可靠的点对点传输。

3. 网络层（Network Layer）：将数据帧封装为数据包，进行路由选择和转发。

4. 传输层（Transport Layer）：提供端到端的可靠数据传输，进行数据分段和流量控制。

5. 会话层（Session Layer）：建立、管理和终止会话（进程之间的通信）。

6. 表示层（Presentation Layer）：处理数据格式、加密和压缩等操作，提供数据的表示和转换。

7. 应用层（Application Layer）：为用户提供网络服务接口，例如HTTP、SMTP等应用协议。

二、TCP/IP模型1. 网络接口层（Network Interface Layer）：负责提供数据链路层的接口，处理物理层的数据传输。

2. 网际层（Internet Layer）：负责IP地址分配、路由选择以及分片和重组等功能。

3. 传输层（Transport Layer）：提供端到端的可靠数据传输，例如TCP和UDP协议。

4. 应用层（Application Layer）：为用户提供网络服务接口，包括HTTP、FTP、DNS等。

三、区别与联系1. 结构差异：a. OSI模型共有7层，而TCP/IP模型共有4层。

b. OSI模型将传输层以下的层次分为三个部分（网络层-数据链路层-物理层），而TCP/IP模型将网络接口层和物理层整合到一起。

2. 设计差异：a. OSI模型是一种理论模型，提供了简洁的层次结构，但实际应用较少。

1.1.2 TCP/IP四层模型和OSI七层模型表1-1是 TCP/IP四层模型和OSI七层模型对应表。

我们把OSI七层网络模型和Linux TCP/IP四层概念模型对应，然后将各种网络协议归类。

表1-1 TCP/IP四层模型和OSI七层模型对应表OSI七层网络模型Linux TCP/IP四层概念模型对应网络协议应用层（Application）应用层TFTP, FTP, NFS, WAIS表示层（Presentation）Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher 会话层（Session）SMTP, DNS传输层（Transport）传输层TCP, UDP网络层（Network）网际层IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP数据链路层（DataLink）网络接口FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP物理层（Physical）IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802.111．网络接口网络接口把数据链路层和物理层放在一起，对应TCP/IP概念模型的网络接口。

对应的网络协议主要是：Ethernet、FDDI和能传输IP数据包的任何协议。

2．网际层网络层对应Linux TCP/IP概念模型的网际层，网络层协议管理离散的计算机间的数据传输，如IP协议为用户和远程计算机提供了信息包的传输方法，确保信息包能正确地到达目的机器。

这一过程中，IP和其他网络层的协议共同用于数据传输，如果没有使用一些监视系统进程的工具，用户是看不到在系统里的IP的。

网络嗅探器 Sniffers是能看到这些过程的一个装置（它可以是软件，也可以是硬件），它能读取通过网络发送的每一个包，即能读取发生在网络层协议的任何活动，因此网络嗅探器Sniffers会对安全造成威胁。

重要的网络层协议包括ARP（地址解析协议）、ICMP（Internet控制消息协议）和IP协议（网际协议）等。

网络组建 TCP IP 协议与OSI 参考模型的关系TCP/IP 参考模型与OSI 参考模型的共同之处是它们都采用了层次结构的概念。

在传输层中二者定义了相似的功能。

但是二者在层次划分、使用的协议上是有很大区别的。

TCP/IP 协议与OSI 相比，简化了高层的协议，简化了会话层和表示层，将其融合到了应用层，使得通信的层次减少，提高了通信的效率，如图2-11所示。

应用层表示层会话层网络层数据链路层物理层传输层应用层传输层网络层网络接口层TELNET FTP HTTP SMTP DNS 等TCP UDP IP ICMP ARP RARP 各种物理通信网络接口OSI 体系结构TCP/IP 协议集图2-11 TCP/IP 协议与OSI 参考模型之间的对应关系无论是OSI 参考模型，还是TCP/IP 协议都不是完美的，对二者的评论与批评都很多。

在20世纪80年代几乎所有专家都认为OSI 参考模型与协议将风靡世界，但事实却与人们预想的相反。

下面对OSI 参考模型与TCP/IP 协议进行比较，两种模型有很多相似之处：都是分层，并且在同层都确定协议栈（也称簇）的概念；以传输层为分界，其上层都希望由传输层提供端-端，与网络环境无关的传输服务；传输层的上位层都是传输服务的用户，这些用户以信息处理为主。

而TCP/IP 协议与OSI 参考模型之间的区别：（1）区别比较小的是在物理层和链路层中，TCP/IP 未做规定，表明TCP/IP 可以使用OSI 参考模型中的物理层和链路层协议。

由于这两层的功能很多，必须分两层讲述。

而TCP/IP 则不分层；OSI 的高层分为会话层、表示层、应用层，而TCP/IP 协议在这里未做分层，所以将各种应用协议称之为应用层。

因此有利于计算机网络的工业生产，所以称为工业标准。

（2）OSI 参考模型先有分层模型，后有协议规范。

这意味着该分层模型不偏向任何特定的协议，具有通用性。

而TCP/IP 先有协议后有模型，模型是对协议的分层描述，所以该模型只适用于TCP/IP 协议，对非TCP/IP 网络并不适用。

OSI与TCP IP模型一(图)2009-07-16 21:551 OSI参考模型谈到网络不能不谈OSI参考模型，虽然OSI参考模型的实际应用意义不是很大，但其的确对于理解网络协议内部的运作很有帮助，也为我们学习网络协议提供了一个很好的参考。

在现实网络世界里，TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。

1.1 OSI参考模型的分层结构OSI参考模型（OSI/RM）的全称是开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM），它是由国际标准化组织（International Standard Organization，ISO）提出的一个网络系统互连模型。

OSI参考模型采用分层结构，如图1-1所示。

图1-1 OSI参考模型在这个OSI七层模型中，每一层都为其上一层提供服务、并为其上一层提供一个访问接口或界面。

不同主机之间的相同层次称为对等层。

如主机A中的表示层和主机B中的表示层互为对等层、主机A中的会话层和主机B中的会话层互为对等层等。

对等层之间互相通信需要遵守一定的规则，如通信的内容、通信的方式，我们将其称为协议（Protocol）。

我们将某个主机上运行的某种协议的集合称为协议栈。

主机正是利用这个协议栈来接收和发送数据的。

OSI参考模型通过将协议栈划分为不同的层次，可以简化问题的分析、处理过程以及网络系统设计的复杂性。

OSI参考模型的提出是为了解决不同厂商、不同结构的网络产品之间互连时遇到的不兼容性问题。

但是该模型的复杂性阻碍了其在计算机网络领域的实际应用。

与此对照，后面我们将要学习的TCP/IP参考模型，获得了非常广泛的应用。

实际上，也是目前因特网X围内运行的唯一一种协议。

1.2 OSI参考模型中各层的作用在OSI参考模型中，从下至上，每一层完成不同的、目标明确的功能。

1、物理层（Physical Layer）物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。

一、TCP/IP协议与OSI参考模型图1TCP/IP协议与OSI参考模型与OSI参考模型一样，TCP（Transfer Control Protocol）/IP（Internet Protocol）协议（传输控制协议/网际协议）也分为不同的层次开发，每一层负责不同的通信功能。

但是，TCP/IP协议简化了层次设计，只有五层：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

从图1可以看出，TCP/IP协议栈与OSI参考模型有清晰的对应关系，覆盖了OSI参考模型的所有层次。

应用层包含了OSI参考模型所有高层协议。

图2所示为TCP/IP协议栈。

图2 TCP/IP协议栈物理层和数据链路层涉及到在通信信道上传输的原始比特流，它实现传输数据所需要的机械、电气、功能性及过程等手段，提供检错、纠错、同步等措施，使之对网络层显现一条无错线路；并且进行流量调控。

网络层检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由，执行数据转发。

其关键问题是确定数据包从源端到目的端如何选择路由。

网络层的主要协议有IP、ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）、IGMP（Internet Group Management Protocol，互联网组管理协议）、ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）和RARP（Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析协议）等。

传输层的基本功能是为两台主机间的应用程序提供端到端的通信。

传输层从应用层接收数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。

传输层的主要协议有TCP、UDP（User Datagraph Protocol，用户数据报协议）。

应用层负责处理特定的应用程序细节。

应用层显示接收到的信息，把用户的数据发送到低层，为应用软件提供网络接口。

osi和tcpip各层对应的协议图OSI和TCP/IP各层对应的协议图在计算机网络中，通信协议是实现网络通信的重要组成部分。

OSI （开放式系统互联）和TCP/IP（传输控制协议/因特网协议）是两种常用的网络通信协议模型。

它们都将通信过程分为不同的层级，并为每个层级定义了相应的协议。

下面是OSI和TCP/IP各层对应的协议图。

1. 物理层（Physical Layer）OSI模型的物理层负责传输比特流，通过物理介质传输数据。

而TCP/IP模型的物理层包括了计算机网络的硬件，例如网卡、网线等。

在两种模型中，物理层的主要任务是将数据转化为比特流并进行传输。

2. 数据链路层（Data Link Layer）OSI模型的数据链路层负责将数据分割为帧，并为每个帧添加标识，以确保数据的可靠传输。

常见的协议包括以太网协议（Ethernet）和点对点协议（PPP）。

在TCP/IP模型中，数据链路层的功能与OSI模型类似，但没有明确的数据链路层协议，而是依赖于物理层的协议。

3. 网络层（Network Layer）OSI模型的网络层负责将数据从源地址传输到目标地址。

常见的协议包括网际协议（IP）、互联网控制消息协议（ICMP）和地址解析协议（ARP）。

在TCP/IP模型中，网络层也承担了类似的功能，主要使用的协议是网际协议（IP）。

4. 传输层（Transport Layer）OSI模型的传输层提供端到端的可靠传输，通过使用端口号和序列号对数据进行分割与重组。

常用的协议包括传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。

而TCP/IP模型中的传输层也是负责端到端的可靠传输，主要使用的协议是传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。

5. 会话层（Session Layer）OSI模型中的会话层负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。

它提供了一种机制，使得应用程序能够在通信过程中进行同步和检查点恢复。

在TCP/IP模型中，会话层的功能通常由应用层来承担。